如图2所示，与第一个实施例的不同之处在于在外护套中两侧设置有加强件4，所述的加强件为钢丝。其他结构与第一个实施例相同。
[0033]第三个实施例如图3所示，与第一个实施例的不同之处在于在外护套中沿周向间隔90°设置1根加强件4，所述的加强件为钢丝。其他结构与第一个实施例相同。
[0034]第四个实施例如图4所示，与第一个实施例的不同之处在于在外护套和金属铠装层之间设置有非金属加强层5，非金属加强层为芳纶纱。其他结构与第一个实施例相同。
[0035]第五个实施例如图5所不，为一种蝶形光纤光栅阵列温度传感光缆，包括有蝶形截面的外护套3，在外护套内设置有金属铠装层2，金属铠装层为螺旋钢铠，在金属铠装层内松弛敷设传感光纤1 ;在外护套中两侧设置有加强件4，所述的加强件为钢丝。本实施例光缆截面4.5mmX 6.6mm，螺旋钢铠直径3mm，光缆长度1099m，其中光栅之间的间距为20m。
[0036]本发明的光纤光栅阵列的刻写过程为:
首先，将光敏预制棒送入拉丝炉抽丝。待光纤的丝径稳定后开始进行在线刻写光栅。刻写光栅装置为准分子激光器结合相位掩模板，准分子激光器输出的单脉冲紫外激光束经光阑整形，经过透镜聚焦，照射到掩模板上，从而在近乎紧贴掩模板的裸光纤上写入光栅。刻写光栅过程中受到电脑控制，相邻光栅之间的间距和激光强度均可按要求设置，整套装置在匀速下拉的裸光纤上连续自动刻写光栅。刻写光栅后对光纤进行表面涂敷。
[0037]本发明的光纤光栅阵列传感光缆成缆过程(以实施例3为例)如下:
成缆过程中光纤都以小张力主动放线方式放出，首先在光纤周围纵包加强件，直径优选2?5mm，再放出钢丝，按实施例3中加强件位置放置，经过挤塑机头挤制聚氯乙烯形成护套，接着通过选择合适的牵引轮速度，使护套在冷水槽中受力拉伸，此时纵包加强件一起拉伸，而其中光纤处于松套结构中不受牵引轮影响，在护套中积聚更长光纤。然后等护套通过牵引轮，纵包加强件和护套弹性恢复，长度缩短，从而使松套结构内的光纤得到所需要的余长值，最后上盘，成缆结束。
[0038]本发明传感光纤的弱光栅的反射率、中心波长和带宽等光学参数相同，称为全同弱光栅。使用LG1-100B型解调仪检测，可对所制备的全同弱光栅阵列进行解调，解调的数据保存为FBG和RAW文件，通过对应的分析软件可以观察到某个光栅(通过距离来定位光栅，即以某个光栅到解调仪的距离来标定)在某个时刻的中心波长及其光栅谱型图。图6所示为一组全同弱光栅阵列的解调图谱，该全同弱光栅阵列之中的光栅之间的间距为2m，光栅阵列的总长度1965m。根据图6可知某个时刻光栅阵列上不同位置上的光栅的中心波长，即某个时刻光栅阵列的中心波长随距离的变化。图7所示为连续6个位置处的光栅的谱形图。图8、9所示为在某一温度升温制度下，在光栅阵列上的20.89m和50.25m位置处的两个光栅的中心波长随时间的变化。其中20.89m位置处的光栅属于温度实验组，见图8 ;50.25m位置处的光栅属于温度实验对比组，见图9。由图8、9可见，通过解调仪可以确定光栅的位置并能测定该位置上光栅的中心波长随温度的变化。
[0039]由图6至图9可知混合使用了时分/波分技术的LG1-100B型解调仪可以实现对全同弱光栅阵列的解调，能采集、保存并显示全同弱光栅阵列整体在某个时刻的所有光栅的中心波长分布情况，可以看出光栅阵列中每个光栅都被成功写入，没有漏刻的，光栅之间2m的间距误差很小，光栅的反射强度基本一致，光栅阵列上的光栅的反射强度波动很小，光栅的对称性较好，消光比较大，光栅谱形的一致性较好。由图6至图9可知解调仪可以做到光栅的精确寻址定位，并实时记录和保存每一个光栅的中心波长随时间的变化情况，在常温状态下光栅中心波长基本不变，升温实验结果显示光栅阵列上的光栅能很好地做到温度传感。
[0040]本发明的全同光栅阵列光纤的静态抗拉强度大于或等于55N，且长度达到5000m的光纤的整体经过lOOkpsi张力的动态筛选之后能保持完好，具体的实施方式为将含有光栅阵列的光纤经导引轮牵引到放线主动轮和收线主动轮上，主动轮压带防止光纤在轮上打滑但对光纤没有附加应力不损伤光纤涂层，在两个主动轮之间配置有带传感器的张力座施加与光纤规格相应的固定重量，从而将张力传递给光纤实现对光纤的张力检验。在实际操作中，逐渐线性地把应力加到光纤上，稳定之后对光纤整体进行筛选，检验完毕再从满负荷线性地下降到零应力即松绕状态。而现有的带有熔接点的2m以上的光栅无法承受同等强度的整体筛选。容易理解，因为光纤熔接导致强度受损，发生断裂的概率高，尤其是较长的，比如在100m长度的光纤上，即使只有10个熔接点，只要有一个断裂，那么整个传感光缆都会失效。所以本发明这种整体的光纤光栅的高强度是所有带有熔接点的光栅所不能比拟的。本发明通过整体加载张力筛选的高强度光纤光栅大幅度提高了成缆的可靠性，对延长传感光缆的寿命有重要意义。
【主权项】
1.一种高强度温度传感光缆，包括外护套和传感光纤，传感光纤敷设在外护套内，其特征在于所述的传感光纤为拉丝时直接在线刻入光栅的全同光栅阵列光纤，在外护套内设置有金属铠装层，所述的传感光纤松弛敷设在金属铠装层内，所述的外护套为一次挤塑成型的整体型外护套。2.按权利要求1所述的高强度温度传感光缆，其特征在于所述的传感光纤为一条连续的无熔接点的全同光栅阵列光纤。3.按权利要求1或2所述的高强度温度传感光缆，其特征在于所述传感光纤的静态抗拉强度大于或等于55N，且光纤的整体经过lOOkpsi张力的动态筛选。4.按权利要求1或2所述的高强度温度传感光缆，其特征在于所述传感光纤上连续刻写光栅的数量为5?10000个，两个相邻光栅之间的间距为0.5m?20m。5.按权利要求1或2所述的高强度温度传感光缆，其特征在于所述传感光纤上的光栅为弱反射布喇格光栅，反射率为1 %?0.0001%。6.按权利要求1或2所述的高强度温度传感光缆，其特征在于所述的传感光纤由刻入光栅的裸光纤表面涂覆树脂涂覆层或碳涂覆层或金属涂覆层构成。7.按权利要求6所述的高强度温度传感光缆，其特征在于所述的传感光纤外包覆紧套层或松套层，分别构成紧套传感光纤和松套传感光纤。8.按权利要求1或2所述的高强度温度传感光缆，其特征在于在外护套和金属铠装层之间设置有非金属加强层。9.按权利要求1或2所述的高强度温度传感光缆，其特征在于所述的外护套径向截面为圆形或蝶形。10.按权利要求1或2所述的高强度温度传感光缆，其特征在于所述的外护套中沿周向间隔或在两侧设置有加强件。
【专利摘要】本发明涉及一种高强度温度传感光缆，包括外护套和传感光纤，传感光纤敷设在外护套内，其特征在于所述的传感光纤为拉丝时直接在线刻入光栅的全同光栅阵列光纤，在外护套内设置有金属铠装层，所述的传感光纤松弛敷设在金属铠装层内，所述的外护套为一次挤塑成型的整体型外护套。本发明的传感光缆结构设置简单合理，抗压抗拉的机械性能强，在光缆受到张力时光纤能一直处于松弛状态，传输损耗小，定位快速精确，测量结果重复性好，易于进行长距离多点分布测量，并且抗环境干扰能力强，施工方便，使用成本低，具有广阔的市场应用前景。
【IPC分类】G02B6/02, G02B6/44
【公开号】CN105301729
【申请号】CN201510913920
【发明人】余海湖, 郭会勇, 王立新, 余少华, 胡军, 姜德生
【申请人】武汉理工大学, 武汉邮电科学研究院
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年12月12日